Velocidade terminal — Educação física, 14–17 anos
Porque um objecto em queda pode deixar de acelerar, embora a gravidade continue a puxá-lo para baixo.
Um equilíbrio durante a queda
Durante uma queda, a gravidade puxa o objecto para baixo e a resistência do ar empurra-o para cima. No início, a gravidade é maior, por isso o objecto acelera. A resistência aumenta com a velocidade até igualar o peso; a força resultante fica nula e o objecto continua com velocidade terminal constante.
Porque a velocidade de queda tem um limite
A frase simples «a gravidade faz os objectos acelerar» não explica o que acontece no ar durante tempo suficiente. Era preciso compreender porque é que gotas de chuva, paraquedistas e objectos em queda não ganham velocidade para sempre. O estudo da resistência mostrou que o movimento pode estabilizar quando forças opostas se equilibram.
As forças num paraquedista
Um paraquedista tem um peso de 700 N. Antes de abrir o paraquedas, a resistência do ar é 200 N para cima, logo a força resultante é 700 − 200 = 500 N para baixo e a velocidade aumenta. Depois, a resistência chega a 700 N; a resultante é 0 N e a queda passa a ter velocidade terminal.
Força nula não significa parado
É comum dizer que um objecto pára quando a força resultante passa a ser nula. É compreensível, porque «nenhuma força» parece significar «nenhum movimento». Uma força resultante nula significa ausência de aceleração: um objecto que já se move continua com velocidade constante, enquanto um objecto parado permanece parado.
Paraquedas e regressos seguros
Os paraquedas são concebidos para aumentar a resistência do ar, espalhando uma grande área através dele. A nova velocidade terminal é muito mais baixa, dando tempo para uma aterragem segura. Os engenheiros usam o mesmo equilíbrio entre peso e resistência ao projectar cápsulas de reentrada e sistemas de escape.
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